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1、工业以太网治理型交换机的新开展ronggang导语：工业以太网治理型交换机发生了很大的变化和长足的开展，本文试图通过新一代施耐德电气的TCSESM系列治理型交换机，从八个方面提醒这种变化，为用户更好地构建自己的工业以太网提供一些帮助随着以太网和互联网不断出现的新标准和新协议，如：IEEE802.1abLLDP、IEEE802.1QVLAN、IEEE802.1p、IEEE802.3x、IEEE802.1wRSTP、IEEE1588PTP、DHCP选项82、GMRP、IGMP、RFC1769SNTP、SNMPV2c,V3、RMON等，工业以太网治理型交换机发生了很大的变化和长足的开展，本文试图通过
2、新一代施耐德电气的TCSESM系列治理型交换机，从八个方面提醒这种变化，为用户更好地构建自己的工业以太网提供一些帮助。基于Web的治理TCSESM支持Web的治理，可以提供：广泛的诊断和配置功能，用于交换机的快速启动;广泛的网络和设备信息。从网络的任何位置，通过标准的阅读器，诸如NetscapeNavigator/Communicator或微软的InternetExplorer，用户可以使用用户友好的、基于Web的接口，对TCSESM进展很多治理的选择。基于Web接口可以让用户使用图形的方式，配置TCSESM交换机。RMONRMON是远程监视RemoteMONitoring的缩写，是一个标准的
3、网络治理协议，它可以使网络信息聚集到一个单一的工作站。尽管SNMP采集网络来自治理信息库MIB一个单一类型数据，RMON定义了附加的MIB，提供更多更丰富的数据、当前的和历史的、关于网络使用的。这包括了发送的包、发送的字节、丧失的包、主机统计、两两地址间的会话、和发生的特定类型事件。为了使RMON工作，网络设备，诸如集线器和交换机，必须支持这个协议。通过V.24串口配置交换机可以使用超级终端对交换机进展操纵。CLICommandLineInterface很多老计算机用户非常熟悉DOS界面，喜欢用键盘输入DOS命令，而CLI的界面与这种界面非常类似。命令行允许用户：通过本地或远程连接，使用设备功
4、能;为IT设备进展配置，给你提供了一个熟悉的环境;由于它的脚本才能，可对多个设备配置同样的配置数据。TelnetTelnet被称为远程登录效劳，是很多操纵系统的内置应用程序，如Windows就支持Telnet。内置交换机的Telnet效劳器允许用户使用CLI通过以太网连接，配置交换机。基于IP和MAC地址的端口平安目的是防止非受权的访问。TCSESM允许用户对每个端口进展设置，防止未被受权的非法访问。根据你的选择，交换机可以选择连接设备的MAC地址或IP地址。并且可对每个端口进展监视：ESM识别两类访问控制：所有：没有访问限制;用户：仅指定的用户可以访问。用户用MAC或IP地址定义这个用户。假
5、如出现非受权的访问，会发生什么情况?ESM具有三种可选择的方式答复非法访问：无：没有响应;陷阱：发送一个陷阱报文;端口无效：发送一个陷阱报文并且使端口失效。SNMPV3平安特性在缺省设置情况下，基于Web的接口和用户接口的通讯是通过SNMP版本3SNMPV1仍可配置。SNMP加密密码;密匙的复杂计算，强力攻击非常困难;假如期望，可以加密所有的SNMP包。报警继电器TCSESM交换机提供一个报警继电器接点，用于监视以太网交换机的状态，利用该接点可实现无治理软件就能进展远程诊断。报警接点指示了下面一种可能出现了错误：两个电源中至少有一个电源失效;交换机中的一个永久性故障内部电源;至少一个端口出现连
6、接故障缺省为“不用。注：交换机的连接状态指示可以用Web页面进展配置。当TCSESM处于备用形式时从站，继电器接点还可以指示：控制线的中断;控制线的短路;合作伙伴的设备运行于备用形式。当TCSESM处于正常形式从站，继电器接点还可以指示：控制线的短路;合作伙伴的设备运行于正常形式。当TCSESM处于冗余治理器RM形式时，继电器接点还可以指示：冗余环的丧失。SNMP陷阱Trap在TCSESM交换机中，可以用Web页面对故障的Trap进展配置。拓扑发现IEEE802.1abIEEE802.1ab描绘了链路层发现协议LinkLayerDiscoveryProtocol：LLDP。LLDP允许用户自动
7、探测他们局域网的拓扑构造。支持LLDP的设备发送它自己的连接和治理信息到相邻设备，同时也接收来自相邻设备的连接和治理信息。假设设备都支持LLDP协议，在分享的局域网中可建立一个治理信息摘要和对象定义，用来存储具有LLDP功能相邻设备的连接信息。连接信息包含最重要的元素是一个连接终点准确和唯一的标识ID：MSAPMAC效劳访问点。它由设备的MAC地址和对这个设备唯一的一个端口标识组成。连接和治理信息的内容有：装置ID它的MAC地址;端口ID它的端口MAC地址;端口的描绘;系统名称;系统描绘;当前有效系统才能;治理地址接口的ID;端口的VLAN-ID;端口自动协商的状态;端口的介质，半/全双工设置
8、和传输速度设置;在这个端口有效的冗余协议生成树STP，快速生成树RSTP，HIPER环，环耦合，双重引导的信息;关于端口的VLAN信息VLANID和VLAN名称。这些信息可以使用一个网络治理站调出获得。使用这些信息，网络治理站可以显示网络的拓扑图形。TCSESM交换机在治理信息库MIB的lldp-MIB和私有的salldp-MIB项中显示LLDP信息。端口镜像端口镜像就是把数据传输的一个输入端口源端口，拷贝到另一个端口目的端口。因此，可以通过连接到目的端口的治理工具计算机对传输情况进展监视和分析。日志文件日志信息包含所有必要的系统信息，含有时间戳。可以记录多达2,000个事件，并且这些信息是防
9、复位的。日志信息可以通过Web接口把它恢复成一个文件。假如用户要在他们的网络上实现高可用性，那么答案就是在他们的网络根底设施中建立“冗余。使用一个单环构造，或更好的一个耦合环构造，可以保护网络本身，防止网段的丧失。HIPER-环单环：TCSESM能使你建立一个骨干环构造。这个环使用HIPER-环端口6和7构建。假如一段网络断开，一个拥有50个交换机的环构造，会在0.5秒内，转变成一个线型的网络构造。耦合环：内置TCSESM中的控制智能使得HIPER环和网络段冗余耦合。可以组成多种冗余配置构造。生成树STP，IEEE802.1d和快速生成树RSTP，IEEE802.1w当网络越来越大时，有很多原
10、因需要安装多个网桥，使得设备间有多条通路。这样可以：在子网内减少网络负载;建立冗余连接;克制间隔的限制。在子网之间，使用多个网桥，带有多个连接，会导致相当多的问题。假如网桥配置不正确，甚至可能造成整个网络失效。而生成树STP算法描绘了防止这个问题的方法。注：在时间关键性应用中，使用快速生成树RSTP协议，在原途径断开的情况下，重新配置时间在1秒内即可完成。而生成树需要一分种到几分钟，它可以用于IT行业，是一个较早协议。双输入电源有两个非耦合的电源输入端，提供两个独立的电源输入。流量优化这些特性的目的是在一个网络中增加带宽，进步通讯量。如今的100兆ModbusTCP已经比其他很多的专有工业网络
11、快很多，但进展了一些流量优化功能后，以及带有称为“滤波和交换机内在的属性冲突域网络分段，用户可以更好享用100兆的上风。报文帧优先：TCSESM支持四等1&2：低，0&3：中，4&5：高，6&7：治理优先排队通讯类型遵从IEEE802.1p。接收数据包的分类由交换机数据包优先级分类的功能来完成。当数据通讯负载很重时，这个功能防止高优先级数据被低优先级数据干扰。当存储器或传输通道超载时，低优先级的数据被放弃。端口优先：附加的优先级信息还可以加到交换机中，不需要特殊的终端设备软件就可以处理这个优先级功能。不带优先级信息的包无VLAN或优先级标签将按端口优先级传送。对每个端口，包的优先级别可以分别定
12、义：0=低优先级，7=高优先级。VLAN标签VLAN标签由2个字节组成。它插入在以太网帧IEEE802.1Q的源地址区和类型区之间。对于带有VLAN标签的数据包，TCSESM交换时机分析VLAN标签的3位优先级区。流量控制流量控制是一种机制，扮演负载保护的角色。在负载量比拟大的时候，它会截去一局部流量。快速老化假如有任何一个端口的连接断开，这个端口所存储学习的全部地址将消失。假如连接设备从一个端口转移到另一个端口，这个功能是非常有用的。挪动的设备可立即通达，因此你不会遇见由于长老化时间而造成的超时问题。组播全局数据，发布与订阅典型的以太网报文是以单播一个接收者和播送每个接收者都能接收的形式发送
13、。而这些新的交换机可以支持以组播多播Multicast的方式发送报文，仅在一个组内的接收者才能接收组播报文。组播使得网络带宽更多的得以使用，并且它也是全局数据GlobalData效劳的根底。全局数据：多点至多点确定性的数据通讯;分布式应用的数据同步;信息的组内分享。确定性和可靠性的信息;优化的通讯负载，网络带宽的高效利用;不需对通讯进展编程。实时软件实现寻址;一个节点分开或参加网络时，自动发现和重新配置即插即用。注：这个特性基于组播注册协议GMRP，不是所有的工业交换机都支持，所以当你控制系统要使用全局数据时，别忘了这一点。播送限制为了在重负载的播送通讯时保证数据交换的可靠性，交换机需要对播送
14、报文进展限制。用户可以对交换机的每个端口输入一个数目值，这就对播送的最大数目进展了设置，这个值就是从这个端口在一秒里最大发送的播送数目。GARP组播注册协议GARPMulticastRegistrationProtocol：GMRP是通用属性注册协议GenericAttributeRegistrationProtocol：GARP的一种应用，目的是提供一种限制的组播发送功能。GMRP和GARP都是由IEEE802.1P定义的工业标准协议。GMRP允许交换机和终端机向连接到一样局域网段的交换机动态注册组成员信息，并且这些信息可以被传播到支持扩展过滤效劳的局域网中的所有交换机系统。GMRP的操纵基
15、于GARP所提供的效劳。GMRP软件运行在交换机和主机上。当有某台主机想参加一个IP组播组时，它需要发送一个GMRP参加join信息。一旦收到GMRPjoin信息，交换机就会将收到该信息的端口参加到适当的组播组。此外交换时机周期性发送GMRP查询，假如主机想留在组播组中，它就会响应GMRP查询，在该情况下，交换机没有任何操纵;假如主机不想留在组播组中，它既可以发送一个分开leave信息也可以不响应周期性GMRP查询。一旦交换机在计时器设定期间收到主机分开信息或者没有收到响应信息，它便从组播组中删除该主机。IGMP侦听互联网组治理协议InternetGroupManagementProtocol
16、：IGMP描绘了在路由器和终端设备之间第3层组播信息的分发。IGMP侦听帮助翻译第3层的IGMP组播信息，因此它可以在2层的交换机中使用。VLAN一个虚拟局域网VLAN使得在一个网段或多个网段的介入者组成一个用户组，假如他们在一样的局域网，他们之间就可以进展通讯。VLAN是基于逻辑的而不是物理的连接，在网络设计中它的使用是非常灵敏的。VLAN的最大的上风是可以基于功能而不是基于物理位置或介质的介入者组成一个用户组。由于播送/组播数据包在一个虚拟局域网中是以专有的方式传送，所有对其他数据网络没有影响。时间同步IEEE1558PTP软件客户机：当你需要对网络系统进展时间同步时，TCSESM交换机允
17、许用户使用简单网络时间协议SimpleNetworkTimeProtocol：SNTP或准确时间协议PreciseTimeProtocol：PTP来实现。两种协议提供了不同精度的时间。假如你仅需要毫秒级的精度，简单网络时间协议SNTP就可以提供一种经济的解决方案。这种协议应用的领域有：日志记录;消费数据的时间戳;消费控制。准确时间协议PTP，被描绘为IEEE1588标准，可到达微妙级的精度。假如通过局域网，需要执行时间关键性应用，就要使用准确时间治理系统。准确时间协议的IEEE1588标准描绘了基于参考时钟原理的实现经过。这意味着：一个局域网上的时钟会根据最准确的时钟参考或主时钟进展同步。这个
18、经过容许时钟在微秒级的精度下同步。同步报文不对网络负载产生影响。PTP使用多播通讯。IEEE1588参考时钟按它们的精度分类。一种在网络上测量有效时钟精度的算法决定了最准确的时间做为主时钟。简单易用支持DHCP/BOOTP配置交换机IP参数;失效设备交换FaultyDeviceReplacement：FDR;存储器备份适配器TCSEAM0100;DHCP选项82：终端设备的自动IP地址定位，基于每个端口的DHCP接力代理。以太网交换机配置器软件交换机IP参数设置：这是一个对交换机提供IP地址的最轻易的方法。为了使用这个工具，需要在配置PC上安装这个小软件。为了配置一个或多个设备，仅有的事情就是
19、要连上网。应用软件会对整个网络进展扫描，并且显示网络中的所有所有站支持以太网交换机配置器，带有它们的参数。用户可以轻易对每个站提供所期望的IP参数。自动协商铜缆端口：交换机的铜缆口支持速度和双工形式的自动协商10或100兆，全双工或半双工。自动MDI/MDI-X铜缆端口：自动协商功能有效缺省。交换机的所有铜缆口支持建立与终端设备建立通讯时，发送和接收线对的自动切换功能自动MDI/MDIX。因此，交换机与中间设备或者终端设备的连接是透明的，不用区别是直线电缆还是穿插电缆。光纤端口这些端口允许用户建立总线型、星型和环型的构造，提供抗干扰和长间隔的网络。多模光纤：使用这种类型光纤的TCSESM，用户
20、可以把交换机放置在2公里的间隔，根据光纤的衰减和其他安装条件，还可以到达更远的间隔。单模光纤：使用这种类型的TCSESM，用户可以把交换机分开15公里，根据光纤的衰减和其他安装条件，还可以到达更远的间隔。从上面的分析我们可以看到，以前以太网比拟困扰我们的两个主要问题：延时问题通过报文优先级IEEE802.1p、端口优先级、VLAN标签IEEE802.1q、流量控制、组播发送GMRP和播送限制等方法;平安问题通过设备与IP或者MAC地址的捆绑、SNMPV3、VLAN等方法，得到了很大的缓解。另外，由于增加的诊断功能和增强的冗余功能，使得以太网的可控性和可靠性大大的进步了，进而使我们应用以太网的心里也更踏实了。